专利名称：一种机载防撞设备载机平台综合航电系统数据源模拟装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及数据源模拟领域，特别是涉及一种机载防撞设备载机平台综合航电系统数据源模拟装置。
背景技术：
随着空中交通流量大幅增加，空域变得更加繁忙和拥挤，飞机空中危险接近的潜在可能性增加，给国家航空飞行安全带来巨大的压力。依赖地面空中交通管制来保证军航与民航飞机之间的空中交通安全已难以满足现实的需要，加快飞机涉及空中安全的机载设备建设问题变得越来越迫切。机载防撞系统(S卩ACAS-Airborne Collision Avoidance System,又称TCAS-Traffic Alert and Collision Avoidance System)由美国联邦航空局(FAA)定义,目前军民航使用的一般为TCASII型防撞系统，可提供交通告警(TA)和决断告警(RA)。TCAS是防止空中飞机危险接近和相撞事故发生的必不可少的设备，可独立于地面交通管制系统的进行工作。主要用于为飞机提供空中安全分隔保证，TCAS采用二次雷达的方式探测附近空域的接近飞机，必要时，提醒飞行员采取规避措施与以其它飞机保持适当的安全间距，达到防碰撞的目的。飞行实践表明，该系统是防止飞机空中相撞的最后一道防线，也是目前最有效的手段之一，它克服了地面空中交通管制的局限性，提供载机自主飞行安全保证能力，在应对空中突发的危险接近，避免空中相撞方面有显著效用。设备集成化和综合化是现代机载电子设备发展趋势之一，随着机载综合航电系统的综合化发展进程，在一些先进载机的航电系统中，不再为机载防撞设备配置独立的控制和显示分机，而是由机载综合航电系统集成该功能。因此，在试验室条件下，必须搭建专用工作环境，为机载防撞设备提供正常供作所必须的数据源。现有技术一般通过“工控机+通用板卡及配套软件”的方式实现，其体积大、功耗高，成本也居高不下、设置复杂且不利于携带，难以满足系统工作的需要。
发明内容
本发明克服现有技术的不足，提供一种低功耗、低成本、便携式的载机平台综合航电系统数据模拟和发送装置。该装置在工程上容易实现，能可靠、高效的实现载机接口数据的模拟和发送，为机载防撞设备在独立于载机平台条件下工作(包括开发、调试、试验、联试)，提供必须的工作模式控制和高度信息等数据源。该装置按照载机平台硬件接口、软件通信协议的要求为机载防撞设备提供正常工作所必须的数据源。该装置模拟的数据内容包括载机综合航电系统的控制信息、大气高度、无线电高度等数据，将以上信息周期性的发送给机载防撞系统使用。本发明采用如下技术方案一种机载防撞设备载机平台综合航电系统数据源模拟装置，包括控制开关部分、信号处理部分； 其中控制开关部分包括双波段模拟开关、显示量程波段开关、工作模式控制开关、应答机切换开关，显示量程波段开关和工作模式控制开关分别与主控处理器连接，应答机切换开关与外部设备连接；
信号处理部分包括主控处理器、和与主控处理器连接的双路选择器、AD采样器、数据转换器，还包括与数据转换器连接的电平转换器，电平转换器与外部设备连接。在上述技术方案中，通过调节工作模式控制开关和显示量程波段开关，主控处理器通过离散I/O 口采集工作模式开关、显示量程波段开关的档位值，按照通信协议对数据进行封装，通过数据转换器和电平转换器，发送到机载防撞设备数据输入接口。在上述技术方案中，所述双波段模拟开关由两个可调电阻器组成，通过调节电阻器的阻值输出大气高度和无线电高度的电压值，并由主控处理器控制双路选择器对两路高度信号进行切换，分别接入到AD采样器进行采样，主控处理器在处理过程中接收来自AD采样器的采样数据，并将其处理为相应的高度数据，依次通过数据转换器转换器和电平转换器将ARINC429格式的数据信号传输给机载防撞设备数据输入接口。并将其处理为高度数据，依次通过数据转换器和电平转换器将数据信号传输给机载防撞设备数据输入接口。在上述技术方案中，由主控处理器对所述的AD采样器的采样数据进行平滑算法。在上述技术方案中，所述平滑算法为
读取AD采样数据电压值100个，从大到小按顺序排列；
对排序后的电压值，取中间80个，并取平均值；
将所取的电压值转换为相应的高度值。在上述技术方案中，所取电压值与高度值成正比并均匀分布。本发明的优点在于完整模拟载机对机载防撞设备工作模式、显不量程选择、应答机切换、应答机A模式代码等控制信息；通过双波段模拟开关，调节电压值可以高精度的模拟载机大气高度和无线电高度数据；并且能够对其数值进行连续、平滑的调节；尺寸小IOOmm (长)XlOOmm (宽)X40mm (高);重量轻含电缆不大于O. 2Kg ;操作简单、便于使用。
本发明将通过实施例并参照附图的方式说明，其中
图1是本发明装置的机壳前面板示意 图2是本发明的控制结构框 图3是AD采样数据平滑算法流程图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明做进一步的说明。本发明为一种机载防撞设备载机平台综合航电系统数据源模拟装置，由控制开关部分1、信号处理部分2、机壳三部分组成。其中，如图1所示，控制开关部分I包括四个开关，分布在机壳的前面板上，分别是双波段模拟开关11、显示量程波段开关13、工作模式控制开关12、应答机切换开关14。其中
双波段模拟开关11:该开关由两个可调电阻器组成，内、外两层旋钮开关分别用于调节两个电阻器的阻值；其输出为大气高度和无线电高度的电压值。显示量程波段开关13 :该开关用于控制机载防撞设备的显示量程，其输出为三根离散线组成的二进制数值，(Γ4分别表示1(Γ150ΚΜ五个不同档位。工作模式控制开关12 :该开关用于控制机载防撞设备的工作模式，其输出为三根离散线组成的二进制数值，(Γ4分别对应待机、高度关、仅应答、仅交通、决断告警五个模式。应答机切换开关14 :由一个简易的“断开、闭合”开关组成，其输出为接地或悬空两种状态，用于控制机载防撞设备中的1#或2#应答机处于有效工作模式。如图2所示，信号处理部分2包括主控处理器21、和与主控处理器21连接的双路选择器22、AD采样器23、数据转换器24，还包括与数据转换器24连接的电平转换器25，电平转换器25与外部设备连接。其中
双路选择器22 :用于选择双波段模拟开关11输出的两路电压信号中的一路，并输出到AD采样器23 ；
AD采样器23 :对电压信号进行AD采样，转换为电压数值的并行数据，数值(Γ4000分别表示电压值的OmVlOOOmV ；
主控处理器21 :该处理器为ARM芯片，是信号处理的核心器件，具有以下三类功能
I用于双路选择器22依次选择两路信号，并读取AD采样器23的采样数据值；
I通过离散IO接口，读取显示量程波段开关13和工作模式控制开关12的数值； I将AD采样器23采样的数值转化为高度数据，将显示量程波段开关13和工作模式控制开关12的数值转化为对应的控制数据，并将以上数据按照数据协议输出到数据转换器24；
数据转换器24 :采用ARINC429芯片，将来自于ARM芯片并行数据接口的数据转化为ARINC429格式的串行数据，数据电平为LVTTL格式；
电平转换器25 :将LVTTL格式的信号转换为ARINC429双极归零码格式，电平为±5V，并将信号传送到外部机载防撞设备。对高度信息的调节，采用双波段模拟开关11分别控制无线电高度和大气高度电压值，并由主控处理器21控制双路选择器22对两路高度信号进行切换，分别接入到AD采样器23进行采样，主控处理器21在处理过程中接收来自AD采样器23的模拟采样信号，将其处理为高度数据，为保证数据正确性，需将AD采样数据进行平滑算法，防止高度数据大范围跳变，数据平滑是通过软件实现的，其平滑算法流程如图3所示；最后将大气高度和无线电高度数据分别按照Label号为203、164的ARINC429协议重新编码，并控制数据转换器24片按位输出，时间间隔为35 50ms。对工作模式控制、显示量程控制是通过主控处理器21读取并解析波段开关档位，并将档位信息安装数据协议的要求封装为对应标号的ARINC429格式数据实现的。对应答机选择是通过应答机切换开关14悬空或闭合，分别选择应答机1#或2#为主应答机。工作流程如下
设置人员通过显示量程波段开关13和工作模式控制开关12实现控制选择，主控处理器21通过离散IO 口采集显示量程波段开关13和工作模式控制开关12的档位值，按照通信协议对数据进行封装，通过数据转换器24，发送到机载防撞设备数据输入接口，从而实现工作模式和显示量程控制。双波段模拟开关11，具有两层旋钮，其内部是两个独立的滑动变阻器，分别对输入的5V电压进行分压，并输出到双路选择器22 ；ARM主控处理器21控制双路选择器22选择信号分别选中两路分压后的电压信号，并输入到AD采样器23，ARM主控处理器21对来自AD采用器的数字信号，并将之转换为对应的大气高度值和无线电高度值。考虑到大气高度和无线电高度的量程需要，两者的电压值和高度值对应关系见表I。
__表1高度值与电压，量化关系_
权利要求
1.一种机载防撞设备载机平台综合航电系统数据源模拟装置，其特征为包括控制开关部分(I)、信号处理部分(2); 其中控制开关部分(I)包括双波段模拟开关(11)、显示量程波段开关(13)、工作模式控制开关(12)、应答机切换开关(14)，显示量程波段开关(13)和工作模式控制开关(12)分别与主控处理器(21)连接，应答机切换开关(14)与外部设备连接； 信号处理部分(2)包括主控处理器(21)、和与主控处理器(21)连接的双路选择器(22)、AD采样器(23)、数据转换器(24)，还包括与数据转换器(24)连接的电平转换器(25)，电平转换器(25)与外部设备连接。
2.根据权利要求1所述的数据源模拟装置，其特征为通过调节工作模式控制开关(12)和显示量程波段开关(13)，主控处理器(21)通过离散I/O 口采集工作模式控制开关(12)、显示量程波段开关(13)的档位值，按照通信协议对数据进行封装，通过数据转换器(24 )和电平转换器(25 )，发送到机载防撞设备数据输入接口。
3.根据权利要求1所述的数据源模拟装置，其特征为所述双波段模拟开关(11)由两个可调电阻器组成，通过调节电阻器的阻值输出大气高度和无线电高度的电压值，并由主控处理器(21)控制双路选择器(22 )对两路高度信号进行切换，分别接入到AD采样器(23 )进行采样，主控处理器(21)在处理过程中接收来自AD采样器(23)的采样数据，并将其处理为相应的高度数据，依次通过数据转换器(24)和电平转换器(25)将ARINC429格式的数据信号传输给机载防撞设备数据输入接口。
4.根据权利要求3所述的数据源模拟装置，其特征为由主控处理器(21)对所述的AD采样器(23)的采样数据进行平滑算法。
5.根据权利要求4所述的数据源模拟装置，其特征为所述平滑算法为 读取AD采样数据电压值100个，从大到小按顺序排列； 对排序后的电压值，取中间80个，并取平均值； 将所取的电压值转换为相应的高度值。
全文摘要
本发明为一种载机平台综合航电系统的数据模拟装置，包括控制开关部分、信号处理部分，其中控制开关部分包括双波段模拟开关、显示量程波段开关、工作模式控制开关、应答机切换开关，信号处理部分包括主控处理器、和与之连接的双路选择器、AD采样器、数据转换器，电平转换器；该装置完整模拟载机对机载防撞设备工作模式、显示量程选择、应答机切换、应答机A模式代码等控制信息，通过双波段模拟开关，调节电压值可以高精度的模拟载机大气高度和无线电高度数据；并且能够对其数值进行连续、平滑的调节；该装置尺寸小，重量轻，操作简单、便于使用。
文档编号G08G5/04GK103065507SQ201210569348
公开日2013年4月24日 申请日期2012年12月25日 优先权日2012年12月25日
发明者李洪伟 申请人:四川九洲空管科技有限责任公司